Ускорение частиц в магнитных ловушках и жесткое рентгеновское излучение солнечных вспышек

• Автор: Богачев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с.

Оглавление
Введение

1 Жесткое рентгеновское излучение в солнечных вспышках (Обзор литературы)

1.1 Некоторые данные наблюдений и их интерпретация

1.2 Теоретические модели

1.3 Ускорение частиц во время солнечной вспышки

1.3.1 Ускорение электронов

1.3.2 Ускорение ионов

Ф 2 Квазитепловая компонента коронального источника

жесткого рентгеновского излучения. Быстрая ударная

волна
2.1 Постановка задачи. Поперечная ударная волна
2.2 Решение уравнений в общем виде
2.3 Охлаждение плазмы за фронтом ударной волны
2.4 Изотермическая ударная волна
3 Ускорение частиц в корональной магнитной ловушке
. 3.1 Постановка задачи. Ускорение отдельных частиц
3.1.1 Ускорение электронов
3.1.2 Ускорение протонов и ионов
3.1.3 Убегание частиц из ловушки
3.2 Изменение макроскопических параметров плазмы
3.2.1 Полное число частиц и их концентрация
3.2.2 Изменение функции распределения
3.3 Спектр частиц, высыпающихся из ловушки
3.3.1 Высыпание частиц в хромосферу
®1'' 3.3.2 Убегание частиц в межпланетное пространство

4 Жесткое рентгеновское излучение из короны
4.1 Постановка задачи. Тонкая мишень
4.2 Излучение захваченных электронов
4.3 Зависимость излучения от характеристик ударной волны
5 Жесткое рентгеновское излучение из хромосферы
5.1 Постановка задачи. Толстая мишень
5.2 Решение уравнений
5.3 Зависимость излучения от характеристик ударной волны
5.4 Сравнение излучения из хромосферы и короны
6 Область применимости модели
6.1 Условие формирования ударной волны
6.2 Влияние электрического поля на движение частиц
6.3 Кулоновские столкновения частиц
Приложение 1: Формирование источника без ударной волны
Скорость подъема коронального источника
Ускорение частиц и влияние бетатронного эффекта
Заключение
Список литературы

Введение
Солнечные вспышки уникальны с точки зрения многообразия наблюдательных данных, которые они предоставляют для исследования [70].
Значительная часть полной энергии вспышки освобождается в виде ускоренных частиц, порождающих жесткое рентгеновское излучение. Ускорение электронов и ионов является неотъемлемой частью наиболее энергичной, импульсной фазы вспышки и представляет особый интерес. Место и механизм ускорения частиц до сих пор являются предметом дискуссий.
Данные наблюдений, выполненных на искусственном спутнике Земли

(ИСЗ) УоЬкоЬ, показывают, что во время вспышки формируется несколько источников жесткого рентгеновского излучения. Часть из них возникает в короне в вершинах “вспышечных"петель, а другие располагаются вблизи оснований петель в хромосфере. Хромосферные источники в настоящее время хорошо изучены. Они возникают при торможении в хромосфере быстрых электронов, предварительно ускоренных в короне. Разработанная для хромосферного излучения классическая модель толстой мишени [11], вообще говоря, согласуется с ** » наблюдениями, хотя и требует очень много ускоренных электронов.
Природа коронального излучения в жестком рентгеновском диапазоне до сих пор не известна. В настоящее время разрабатываются три типа моделей: а) тепловое излучение нагретой плазмы; б) прохождение электронов через область повышенной плотности и в) тормозное излучение частиц, удерживаемых в корональной ловушке. Ни одна из них, однако, не является вполне удовлетворительной. Причина в том, что модели, как правило, предлагают лишь качественное описание явления, не подтверждая его строгими вычислениями. Кроме того, большинство

авторов изучает корональное рентгеновское излучение как отдельное

VI, км/с
Рисунок 5: Скорость фронта изотермической ударной волны в зависимости от скорости VI набегающего потока плазмы и температуры Т сформировавшегося источника: 10 МК (а), 20 МК (б), 30 МК (в) и 50 МК (г). Концентрация плазмы щ = 3-10 —9 см-3. Пунктирная линия соответствует минимальной скорости, начиная с которой при данной температуре возможно образование ударной волны.
Величина Т должна соответствовать температуре квазитепловой компоненты коронального источника. По данным наблюдений она не превышает 30 МК [82]. Используя это значение, определим скорость, которую должна иметь ударная волна в изотермическом случае. Результы вычислений показаны на рис. 5. Видно, что даже без магнитного поля минимальная скорость фронта достигает 100 км/с и заметно превосходит наблюдаемые значения. Для ненулевого поля различие еще существеннее. Это, по-видимому, подтверждает, что теплопроводное охлаждение является столь эффективным, что не позволяет плазме за фронтом нагреться даже до предполагаемых в данном разделе температур в 10-20 МК.